DE102004061144A1 - Verwendung formaldehydfreier wässriger Bindemittel für Substrate - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung formaldehydfreier, wässriger Bindemittel mit breiter Molekulargewichtsverteilung für Substrate, enthaltend DOLLAR A (A) 0 bis 100 Gew.-% eines ethylenisch ungesättigten Säureanhydrids oder einer ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäure, deren Carbonsäuregruppen eine Anhydridgruppe bilden können, oder Gemischen davon, DOLLAR A (B) 100 bis 0 Gew.-% einer ethylenisch ungesättigten Verbindung, DOLLAR A (C) mindestens einen polyfunktionellen Vernetzer oder Gemische davon sowie DOLLAR A (D) 1-80 Gew.-% einer wässrigen Polymerdispersion, DOLLAR A wobei die durch radikalische Polymerisation erhaltenen Polymerisate aus A) und B) bei Einordnung in ein Koordinatensystem über ihr mittleres Molekulargewicht Mw und ihre Polydispersitätswerte in der Fläche oberhalb einer Gerade liegen, die über die Geradengleichung y = 1,25x + 20000 difiniert ist und in y-Richtung parallel um mindestens + 3000 verschoben wurde, wobei die x-Achse das Gewichtsmittel des Molekulargewichtes und die y-Achse die Polydispersität mal 10000 bezeichnet. DOLLAR A Des Weiteren betrifft die Erfindung die Bindemittel selbst sowie deren Verwendung für z. B. Formkörper, Matten oder Platten, insbesondere für faserige und körnige Substrate wie Faservliese, Glasfasern, Steinwolle, Reißbaumwolle, Naturfasern oder Kunstfasern.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung formaldehydfreier, wässriger Bindemittel mit breiter Molekulargewichtsverteilung für Substrate, enthaltend
    • (A) 0 bis 100 Gew.-% eines ethylenisch ungesättigten Säureanhydrids oder einer ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäure, deren Carbonsäuregruppen eine Anhydridgruppe bilden können, oder Gemischen davon,
    • (B) 100 bis 0 Gew.-% einer ethylenisch ungesättigten Verbindung
    • (C) mindestens einen polyfunktionellen Vernetzer oder Gemische davon, sowie
    • (D) 1–80 Gew.-% einer wässrigen Polymerdispersion
    wobei die durch radikalische Polymerisation erhaltenen Polymerisate aus A) und B) bei Einordnung in ein Koordinatensystem über ihr mittleres Molekulargewicht Mw und ihre Polydispersitätswerte, in der Fläche oberhalb einer Gerade liegen, die über die Geradengleichung y = 1,25x + 20000 definiert ist und in y-Richtung parallel um mindestens +3000 verschoben wurde, wobei die x-Achse das Gewichtsmittel des Molekulargewichtes und die y-Achse die Polydispersität mal 10000 bezeichnet.
  • Des weiteren betrifft die Erfindung die Bindemittel selbst, sowie deren Verwendung für z. B. Formkörper, Matten oder Platten, insbesondere für faserige und körnige Substrate wie Faservliese, Glasfasern, Steinwolle, Reißbaumwolle, Naturfasern oder Kunstfasern.
  • Die Verfestigung von flächenförmigen Fasergebilden, sog. Faservliesen, erfolgt zum Beispiel rein mechanisch durch Vernadelung oder Wasserstrahlverfestigung eines nass- oder luftgelegten Vlieses oder durch chemische Verfestigung der Vliese mit einem polymeren Bindemittel. Die Bindemittelapplikation erfolgt in der Regel durch Imprägnieren, Sprühen oder Beschichten. Zur Erhöhung der Nass- und Wärmestandfestigkeit der Vliese werden vielfach Bindemittel, welche Formaldehyd abspaltende Vernetzer enthalten, eingesetzt. Zur Vermeidung von Formaldehydemissionen ist der Fachmann bestrebt, Alternativen zu den bisher bekannten Bindemitteln zur Verfügung zu stellen.
  • US 6,221,973 offenbart eine formaldehydfreie, vernetzbare wässrige Zusammensetzung aus einer Polysäure, einem Polyol und einem phosphorhaltigen Reaktionsbeschleuniger zur Anwendung als Bindemittel für hitzebeständige Nonwovens, z. B. Glasfasern.
  • EP 990 727 offenbart Bindemittel für Mineralfasern aus einem niedermolekularen Polycarboxypolymer und einem Polyol, wobei der pH des Bindemittels nicht größer als 3,5 ist.
  • US 5,932,665 offenbart Bindemittel auf Polycarboxypolymerbasis, wobei bei diesem System durch Einstellen des Molekulargewichtes und der Copolymerzusammensetzung bei niedrigeren Temperaturen gehärtet werden kann, als bei vergleichbaren Systemen aus Homopolyacrlsäuren.
  • EP 882 074 beschreibt formaldehydfreie, wässrige Bindemittel aus einem ethylenisch ungesättigten Säureanhydrid oder einer ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäure und einem Alkanolamin als Beschichtungsmittel, Imprägniermittel und Bindemittel für Faservliese.
  • Bei den bisher im Stand der Technik beschriebenen Bindemitteln werden entweder nieder- oder hochmolekulare Polycarboxylsäuren, d. h. Polycarboxylsäuren mit einer für radikalische Polymerisationen typischen Molekulargewichtsverteilung eingesetzt. Mit hochmolekularen Bindemitteln hergestellte Substrate weisen eine hohe Festigkeit auf, die Erfassung dieser Eigenschaft erfolgt z. B. über Reißkraft-Messungen. Niedermolekulare Bindemittel auf Polycarboxylsäure-Basis verteilen sich gut auf den Substraten, da sie gute Fließfähigkeiten besitzen (Messung über Dynamisch-mechanische Analyse, Bestimmung des dynamischen Speichermoduls G') weisen aber in den resultierenden Festigkeitseigenschaften Mängel auf.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher die Bereitstellung solcher Bindemittel für die Verwendung für Substrate wie Formkörper, Matten oder Platten, die gute Festigkeiten bei gleichzeitig guter Fließfähigkeit aufweisen.
  • Erfindungsgemäß gelöst wurde die Aufgabe durch die Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln mit breiter Molekulargewichtsverteilung für Substrate, enthaltend
    • (A) 0 bis 100 Gew.-% eines ethylenisch ungesättigten Säureanhydrids oder einer ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäure, deren Carbonsäuregruppen eine Anhydridgruppe bilden können, oder Gemischen davon,
    • (B) 100 bis 0 Gew.-% einer ethylenisch ungesättigten Verbindung
    • (C) mindestens einen polyfunktionellen Vernetzer oder Gemische davon,
    • (D) sowie 1 bis 80 Gew.-% einer wässrigen Polymerdispersion,
    wobei die durch radikalische Polymerisation erhaltenen Polymerisate aus A) und B) bei Einordnung in ein Koordinatensystem über ihr mittleres Molekulargewicht Mw und ihre Polydispersitätswerte, in der Fläche oberhalb einer Gerade liegen, die über die Gera dengleichung y = 1,25x + 20000 definiert ist und in y-Richtung parallel um mindestens +3000, bevorzugt um 5000, insbesonders bevorzugt um 10 000 verschoben wurde, wobei die x-Achse das Gewichtsmittel des Molekulargewichtes und die y-Achse die Polydispersität mal 10000 bezeichnet.
  • Überraschenderweise entstehen durch die Zugabe der wässrigen Polymerdispersion (D) Bindemittel mit besonders guten Bindereigenschaften, insbesondere bezüglich der Nassfestigkeit.
  • Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Polycarboxylsäuren mit breiter Molekulargewichtsverteilung sorgen die hochmolekularen Anteile des Bindemittels für hohe Festigkeiten der Substrate und die niedermolekularen Anteile garantieren gleichzeitig ein gutes Fließverhalten des Bindemittels auf dem Substrat.
  • Das erfindungsgemäße wässrige Bindemittel enthält ein Polymerisat A), welches zu 0 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 40 Gew.-% aus einem ethylenisch ungesättigten Säureanhydrid oder einer ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäure, deren Carbonsäuregruppen eine Anhydridgruppe bilden können, aufgebaut ist.
  • Als Säureanhydride sind Dicarbonsäureanhydride bevorzugt. Geeignete ethylenisch ungesättigte Dicarbonsäuren sind im allgemeinen solche mit Carbonsäuregruppen an benachbarten Kohlenstoffatomen.
  • Die Carbonsäuregruppen können auch in Form ihrer Salze vorliegen.
  • Als Monomere A) werden bevorzugt Maleinsäure, Fumarsäure, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäure, 1,2,3,6-Tetrahydrophthalsäure, 1,2,3,6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid, deren Alkali- und Ammoniumsalze oder Mischungen daraus. Besonders bevorzugt sind Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid.
  • Als Monomere B) können beispielsweise eingesetzt werden:
    Monoethylenisch ungesättigte C3- bis C10-Monocarbonsäuren, (Monomere b1), wie z. B. Acrylsäure, Methacrlsäure, Ethylacrylsäure, Allylessigsäure, Crotonsäure, Vinylessigsäure, Maleinsäurehalbester wie Maleinsäuremonomethylester, deren Mischungen bzw. deren Alkali- und Ammoniumsalze.
  • Lineare 1-Olefine, verzweigtkettige 1-Olefine oder cyclische Olefine (Monomere b2), wie z. B. Ethen, Propen, Buten, Isobuten, Penten, Cyclopenten, Hexen, Cyclohexen, Octen, 2,4,4-Trimethyl-1-penten gegebenenfalls in Mischung mit 2,4,4-Trimethyl-2-penten, C8-C10-Olefin, 1-Dodecen, C12-C14-Olefin, Octadecen, 1-Eicosen (C20), C20-C24- Olefin; metallocenkatalytisch hergestellte Oligoolefine mit endständiger Doppelbindung, wie z. B. Oligopropen, Oligohexen und Oligooctadecen; durch kationische Polymerisation hergestellte Olefine mit hohem a-Olefin-Anteil, wie z. B. Polyisobuten.
  • Vinyl- und Allylalkylether mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, wobei der Alkylrest noch weitere Substituenten wie eine Hydroxylgruppe, eine Amino- oder Dialkylaminogruppe oder eine bzw. mehrere Alkoxylatgruppen tragen kann (Monomere b3), wie z.B. Methylvinylether, Ethylvinylether, Propylvinylether, Isobutylvinylether, 2-Ethylhexylvinylether, Vinylcyclohexylether, Vinyl-4-hydroxybutylether, Decylvinylether, Dodecylvinylether, Octadecylvinylether, 2-(Diethylamino)ethylvinylether, 2-(Di-n-butyl-amino) ethylvinylether, Methyldiglykolvinylether sowie die entsprechenden Allylether bzw. deren Mischungen.
  • Acrylamide und alkylsubstituierte Acrylamide (Monomere b4), wie z. B. Acrylamid, Methacrlamid, N-tert.-Butylacrlamid, N-Methyl(meth)acrlamid.
  • Sulfogruppenhaltige Monomere (Monomere b5), wie z. B. Allylsulfonsäure, Methallylsulfonsäure, Styrolsulfonat, Vinylsulfonsäure, Allyloxybenzolsulfonsäure, 2-Acrlamido-2-methylpropansulfonsäure, deren entsprechende Alkali- oder Ammoniumsalze bzw. deren Mischungen.
  • C1- bis C8-Alkylester oder C1- bis C4-Hydroxyalkylester der Acrylsäure, Methacrylsäure oder Maleinsäure oder Ester von mit 2 bis 50 Mol Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid oder Mischungen davon alkoxylierten C1- bis C18-Alkoholen mit Acrylsäure, Methacrylsäure oder Maleinsäure (Monomere b6), wie z.B. Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth) acrylat, Propyl(meth)acrylat, Isopropyl(meth) acrylat, Butyl(meth)acrylat, Hexyl(meth) acrylat, 2-Ethylhexyl (meth)acrylat, Hydroxyethyl(meth)acrylat, Hydroxypropyl(meth) acrylat, Butandiol-1,4-monoacrylat, Maleinsäuredibutylester, Ethyldiglykolacrylat, Methylpolyglykolacrylat (11 EO), (Meth)acrylsäureester von mit 3,5,7,10 oder 30 Mol Ethylenoxid umgesetztem C13/C15-Oxoalkohol bzw. deren Mischungen.
  • Alkylaminoalkyl(meth)acrylate oder Alkylaminoalkyl(meth)acrylamide oder deren Quaternisierungsprodukte (Monomere b7), wie z. B. 2-(N,N-Dimethylamino)ethyl(meth) acrylat, 3-(N,N-Dimethylamino)propyl(meth)acrylat, 2-(N,N,N-Trimethylammonium)ethyl (meth)acrylat-chlorid, 2-Dimethylaminoethyl(meth)acrylamid, 3-Dimethylaminopropyl (meth)acrylamid, 3-Trimethylammoniumpropyl(meth)acrylamid-chlorid.
  • Vinyl- und Allylester von C1- bis C30-Monocarbonsäuren (Monomere b8), wie z. B. Vinylformiat, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinylvalerat, Vinyl-2-ethylhexanoat, Vinylnonoat, Vinyldecanoat, Vinylpivalat, Vinylpalmitat, Vinylstearat, Vinyllaurat.
  • Als weitere Monomere b9 seien noch genannt:
    N-Vinylformamid, N-Vinyl-N-methylformamid, Styrol, α-Methylstyrol, 3-Methylstyrol, Butadien, N-Vinylpyrrolidon, N-Vinylimidazol, 1-Vinyl-2-methylimidazol, 1-Vinyl-2-methyl-imidazolin, N-Vinylcaprolactam, Acrylnitril, Methacrylnitril, Allylalkohol, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, Diallyldimethylammoniumchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylchlorid, Acrolein, Methacrolein und Vinylcarbazol bzw. Mischungen davon.
  • Bevorzugt enthält das Polymerisat neben Monomeren A) noch Monomere (B) in Mengen von 50 bis 95, besonders bevorzugt von 60 bis 90 Gew.-%.
  • Bevorzugte Monomere sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Ester der Acryl- oder Methacrylsäure (z. B. Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat) Ethen, Propen, Buten, Isobuten, Cyclopenten, Methylvinylether, Ethylvinylether, Acrylamid, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, Vinylacetat, Styrol, Butadien, Acrylnitril, Maleinsäuremonomethylester bzw. Mischungen davon.
  • Besonders bevorzugt sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, Ethen, Acrylamid, Styrol und Acrylnitril, Maleinsäuremonomethylester bzw. Mischungen davon.
  • Ganz besonders bevorzugt sind Acrylsäure, Methacrylsäure und Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, Maleinsäuremonomethylester bzw. Mischungen davon.
  • Die Polymerisate können nach üblichen Polymerisationsverfahren hergestellt werden, z. B. durch Substanz-, Emulsions-, Suspensions-, Dispersions-, Fällungs- oder Lösungspolymerisation. Bei den genannten Polymerisationsverfahren wird bevorzugt unter Ausschluß von Sauerstoff gearbeitet, vorzugsweise in einem Stickstoffstrom. Für alle Polymerisationsmethoden werden die üblichen Apparaturen verwendet, z. B. Rührkessel, Rührkesselkaskaden, Autoklaven, Rohrreaktoren und Kneter. Bevorzugt wird nach der Methode der Lösungs-, Emulsions-, Fällungs- oder Suspensionspolymerisation gearbeitet. Besonders bevorzugt sind die Methoden der Lösungs- und Emulsionspolymerisation. Die Polymerisation kann in Lösungs- oder Verdünnungsmitteln, wie z. B. Toluol, o-Xylol, p-Xylol, Cumol, Chlorbenzol, Ethylbenzol, technischen Mischungen von Alkylaromaten, Cyclohexan, technischen Aliphatenmischungen, Aceton, Cyclohexanon, Tetrahydrofuran, Dioxan, Glykolen und Glykolderivaten, Polyalkylenglykolen und deren Derivate, Diethylether, tert.-Butylmethylether, Essigsäuremethylester, Isopropanol, Ethanol, Wasser oder Mischungen wie z. B. Isopropanol/Wasser-Mischungen ausgeführt werden. Vorzugsweise wird als Lösungs- oder Verdünnungsmittel Wasser gegebenenfalls mit Anteilen bis zu 60 Gew.-% an Alkoholen oder Glykolen verwendet. Besonders bevorzugt wird Wasser eingesetzt.
  • Die Polymerisation kann bei Temperaturen von 20 bis 300, vorzugsweise von 60 bis 200°C durchgeführt werden. Je nach Wahl der Polymerisationsbedingungen lassen sich gewichtsmittlere Molekulargewichte z. B. von 800 bis 5 000 000, insbesondere von 1 000 bis 1 000 000 einstellen. Bevorzugt liegen die gewichtsmittleren Molekulargewichte Mw über 3000. Besonders bevorzugt sind gewichtsmittlere Molekulargewichte von 3 000 bis 600 000. Mw wird bestimmt durch Gelpermeationschromatographie (ausführliche Beschreibung in Beispielen).
  • Die Polymerisate enthaltend die Monomere A) und B) liegen bei Einordnung in ein Koordinatensystem über ihr mittleres Molekulargewicht Mw und ihre Polydispersitätswerte, in der Fläche oberhalb einer Geraden, die über die Geradengleichung y = 1,25x + 20000 definiert ist und in y-Richtung parallel um +5000 verschoben wurde, wobei die x-Achse das Gewichtsmittel des Molekulargewichtes und die y-Achse die Polydispersität mal 10000 bezeichnet.
  • Die Polymerisation wird vorzugsweise in Gegenwart von Radikale bildenden Verbindungen durchgeführt. Man benötigt von diesen Verbindungen bis zu 30, vorzugsweise 0,05 bis 15, besonders bevorzugt 0,2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die bei der Polymerisation eingesetzten Monomeren. Bei mehrkomponentigen Initiatorsystemen (z. B. Redox-Initiatorsystemen) beziehen sich die vorstehenden Gewichtsangaben auf die Summe der Komponenten.
  • Geeignete Polymerisationsinitiatoren sind beispielsweise Peroxide, Hydroperoxide, Peroxidisulfate, Percarbonate, Peroxiester, Wasserstoffperoxid und Azoverbindungen. Beispiele für Initiatoren, die wasserlöslich oder auch wasserunlöslich sein können, sind Wasserstoffperoxid, Dibenzoylperoxid, Dicyclohexylperoxidicarbonat, Dilauroylperoxid, Methylethylketonperoxid, Di-tert.-Butylperoxid, Acetylacetonperoxid, tert.-Butylhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, tert.-Butylperneodecanoat, tert.-Amylperpivalat, tert.-Butylperpivalat, tert.-Butylperneohexanoat, tert.-Butylper-2-ethylhexanoat, tert.-Butylperbenzoat, Lithium-, Natrium-, Kalium- und Ammoniumperoxidisulfat, Azodiisobutyronitril, 2,2'-Azobis(2-amidinopropan)dihydrochlorid, 2-(Carbamoylazo)isobutyronitril und 4,4-Azobis(4-cyanovaleriansäure).
  • Die Initiatoren können allein oder in Mischung untereinander angewendet werden, z. B. Mischungen aus Wasserstoffperoxid und Natriumperoxidisulfat. Für die Polymerisation in wässrigem Medium werden bevorzugt wasserlösliche Initiatoren eingesetzt.
  • Auch die bekannten Redox-Initiatorsysteme können als Polymerisationsinitiatoren verwendet werden. Solche Redox-Initiatorsysteme enthalten mindestens eine peroxidhaltige Verbindung in Kombination mit einem Redox-Coinitiator z. B. reduzierend wirkenden Schwefelverbindungen, beispielsweise Bisulfite, Sulfate, Thiosulfate, Dithionite und Tetrathionate von Alkalimetallen und Ammoniumverbindungen. So kann man Kombina tionen von Peroxodisulfaten mit Alkalimetall- oder Ammoniumhydrogensulfiten einsetzen, z. B. Ammoniumperoxidisulfat und Ammoniumdisulfit. Die Menge der peroxidhaltigen Verbindung zum Redox-Coinitiator beträgt 30:1 bis 0,05:1.
  • In Kombination mit den Initiatoren bzw. den Redoxinitiatorsystemen können zusätzlich Übergangsmetallkatalysatoren eingesetzt werden, z. B. Salze von Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Vanadium und Mangan. Geeignete Salz sind z. B. Eisen-II-sulfat, Kobalt-II-chlorid, Nickel-II-sulfat, Kupfer-II-chlorid. Bezogen auf Monomeren wird das reduzierend wirkende Übergangsmetallsalz in einer Konzentration von 0,1 ppm bis 1 000 ppm eingesetzt. So kann man Kombinationen von Wasserstoffperoxid mit Eisen-II-Salzen einsetzen, wie beispielsweise 0,5 bis 30 % Wasserstoffperoxid und 0,1 bis 500 ppm Mohrsches Salz.
  • Auch bei der Polymerisation in organischen Lösungsmitteln können in Kombination mit den obengenannten Initiatoren Redox-Coinitiatoren und/oder Übergangsmetallkatalysatoren mitverwendet werden, z. B. Benzoin, Dimethylanilin, Ascorbinsäure sowie organisch lösliche Komplexe von Schwermetallen, wie Kupfer, Cobalt, Eisen, Mangan, Nickel und Chrom. Die üblicherweise verwendeten Mengen an Redox-Coinitiatoren bzw. Übergangsmetallkatalysatoren betragen hier üblicherweise etwa 0,1 bis 1 000 ppm, bezogen auf die eingesetzten Mengen an Monomeren.
  • Falls die Reaktionsmischung an der unteren Grenze des für die Polymerisation in Betracht kommenden Temperaturbereiches anpolymerisiert und anschließend bei einer höheren Temperatur auspolymerisiert wird, ist es zweckmäßig, mindestens zwei verschiedene Initiatoren zu verwenden, die bei unterschiedlichen Temperaturen zerfallen, so dass in jedem Temperaturintervall eine ausreichende Konzentration an Radikalen zur Verfügung steht.
  • Der Initiator kann auch in Stufen zugegeben werden, bzw. die Geschwindigkeit der Initiator-Zugabe kann über die Zeit variiert werden.
  • Um Polymerisate mit niedrigem mittleren Molekulargewicht herzustellen, ist es oft zweckmäßig, die Copolymerisation in Gegenwart von Reglern durchzuführen. Hierfür können übliche Regler verwendet werden, wie beispielsweise organische SH-Gruppen enthaltende Verbindungen, wie 2-Mercaptoethanol, 2-Mercaptopropanol, Mercaptoessigsäure, tert.-Butylmercaptan, n-Octylmercaptan, n-Dodecylmercaptan und tert.-Dodecylmercaptan, C1- bis C4-Aldehyde, wie Formaldehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Hydroxylammoniumsalze wie Hydroxylammoniumsulfat, Ameisensäure, Natriumbisulfit, hypophosphorige Säure bzw. deren Salze oder Isopropanol. Die Polymerisationsregler werden im allgemeinen in Mengen von 0,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Monomeren eingesetzt. Auch durch die Wahl des geeigneten Lösungsmittels kann auf das mittlere Molekulargewicht Einfluss genommen werden. So führt die Polymerisation in Gegenwart von Verdünnungsmitteln mit benzylischen H-Atomen, oder in Gegenwart von sekundären Alkoholen wie z. B. Isopropanol zu einer Verringerung des mittleren Molekulargewichtes durch Kettenübertragung.
  • Polymerisate mit geringem Molekulargewicht erhält man auch durch: Variation der Temperatur und/oder der Initiator-Konzentration.
  • Um höhermolekulare Copolymerisate herzustellen, ist es oft zweckmäßig, bei der Polymerisation in Gegenwart von Vernetzern zu arbeiten. Solche Vernetzer sind Verbindungen mit zwei oder mehreren ethylenisch ungesättigten Gruppen, wie beispielsweise Diacrylate oder Dimethacrylate von mindestens zweiwertigen gesättigten Alkoholen, wie z.B. Ethylenglykoldiacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, 1,2-Propylenglykoldiacrylat, 1,2-Propylenglykoldimethacrylat, Butandiol-1,4-diacrylat, Butandiol-1,4-dimethacrylat, Hexandioldiacrylat, Hexandioldimethacrylat, Neopentylglykoldiacrylat, Neopentylglykoldimethacrylat, 3-Methylpentandioldiacrylat und 3-Methylpentandioldimethacrylat. Auch die Acrylsäure- und Methacrylsäureester von Alkoholen mit mehr als 2 OH-Gruppen können als Vernetzer eingesetzt werden, z. B. Trimethylolpropantriacrylat oder Trimethylolpropantrimethacrylat. Eine weitere Klasse von Vernetzern sind Diacrylate oder Dimethacrylate von Polyethylenglykolen oder Polypropylenglykolen mit Molekulargewichten von jeweils 200 bis 9 000. Polyethylenglykole bzw. Polypropylenglykole, die für die Herstellung der Diacrylate oder Dimethacrylate verwendet werden, haben vorzugsweise ein Molekulargewicht von jeweils 400 bis 2 000. Außer den Homopolymerisaten des Ethylenoxids bzw. Propylenoxids können auch Blockcopolymerisate aus Ethylenoxid und Propylenoxid oder Copolymerisate aus Ethylenoxid und Propylenoxid eingesetzt werden, die die Ethylenoxid- und Propylenoxid-Einheiten statistisch verteilt enthalten. Auch die Oligomeren des Ethylenoxids bzw. Propylenoxids sind für die Herstellung der Vernetzer geeignet, z. B. Diethylenglykoldiacrylat, Diethylenglykoldimethacrylat, Triethylenglykoldiacrylat, Triethylenglykoldimethacrylat, Tetraethylenglykoldiacrylat und/oder Tetraethylenglykoldimethacrylat.
  • Als Vernetzer eignen sich weiterhin Vinylacrylat, Vinylmethacrylat, Vinylitaconat, Adipinsäuredivinylester, Butandioldivinylether, Trimethylolpropantrivinylether, Allylacrylat, Allylmethacrylat, Pentaerithrittriallylether, Triallylsaccharose, Pentaallylsaccharose, Pentaallylsucrose, Methylenbis(meth)acrylamid, Divinylethylenharnstoff, Divinylpropylenharnstoff, Divinylbenzol, Divinyldioxan, Triallylcyanurat, Tetraallylsilan, Tetravinylsi-lan und Bis- oder Polyacrylsiloxane (z. B. Tegomereâ der Th. Goldschmidt AG). Die Vernetzer werden vorzugsweise in Mengen von 10 ppm bis 5 Gew.-%, bezogen auf die zu polymerisierenden Monomere, eingesetzt.
  • Wird nach der Methode der Emulsions-, Fällungs-, Suspensions- oder Dispersionspolymerisation gearbeitet, so kann es vorteilhaft sein, die Polymertröpfchen bzw. Polymerteilchen durch grenzflächenaktive Hilfsstoffe zu stabilisieren. Typischerweise verwendet man hierzu Emulgatoren oder Schutzkolloide. Es kommen anionische, nichtio nische, kationische und amphotere Emulgatoren in Betracht. Anionische Emulgatoren sind beispielsweise Alkylbenzolsulfonsäuren, sulfonierte Fettsäuren, Sulfosuccinate, Fettalkoholsulfate, Alkylphenolsulfate und Fettalkoholethersulfate. Als nichtionische Emulgatoren können beispielsweise Alkylphenolethoxylate, Primäralkoholethoxilate, Fettsäureethoxilate, Alkanolamidethoxilate, Fettaminethoxilate, EO/PO-Blockcopolymere und Alkylpolyglucoside verwendet werden. Als kationische bzw. amphotere Emulgatoren werden beispielsweise verwendet: Quaternisierte Aminalkoxylate, Alkylbetaine, Alkylamidobetaine und Sulfobetaine.
  • Typische Schutzkolloide sind beispielsweise Cellulosederivate, Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Copolymerisate aus Ethylenglykol und Propylenglykol, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyvinylether, Stärke und Stärkederivate, Dextran, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylpyridin, Polyethylenimin, Polyvinylimidazol, Polyvinylsuccinimid, Polyvinyl-2-methylsuccinimid, Polyvinyl-1,3-oxazolidon-2, Polyvinyl-2-methylimidazolin und Maleinsäure bzw. Maleinsäureanhydrid enthaltende Copolymerisate, wie sie z. B. in DE 2 501 123 beschrieben sind.
  • Die Emulgatoren oder Schutzkolloide werden üblicherweise in Konzentrationen von 0,05 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Monomere, eingesetzt.
  • Wird in wässriger Lösung oder Verdünnung polymerisiert, so können die Monomere vor oder während der Polymerisation ganz oder teilweise durch Basen neutralisiert werden. Als Basen kommen beispielsweise Alkali- oder Erdalkaliverbindungen wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Calciumhydroxid, Magnesiumoxid, Natriumcarbonat; Ammoniak; primäre, sekundäre und tertiäre Amine, wie Ethylamin, Propylamin, Monoisopropylamin, Monobutylamin, Hexylamin, Ethanolamin, Dimethylamin, Diethylamin, Di-n-propylamin, Tributylamin, Triethanolamin, Dimethoxyethylamin, 2-Ethoxyethylamin, 3-Ethoxypropylamin, Dimethylethanolamin, Diisopropanolamin oder Morpholin in Frage.
  • Weiterhin können auch mehrbasische Amine zur Neutralisation eingesetzt werden, wie z. B. Ethylendiamin, 2-Diethylaminethylamin, 2,3-Diaminopropan, 1,2-Propylendiamin, Dimethylaminopropylamin, Neopentandiamin, Hexamethylendiamin, 4,9-Dioxadodecan-1,12-diamin, Polyethylenimin oder Polyvinylamin.
  • Vorzugsweise werden zur partiellen oder vollständigen Neutralisation der ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren vor oder während der Polymerisation Ammoniak, Triethanolamin und Diethanolamin eingesetzt.
  • Besonders bevorzugt werden die ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren vor und während der Polymerisation nicht neutralisiert. Bevorzugt wird auch nach der Polymerisation kein Neutralisierungsmittel, abgesehen vom Alkanolamin C), zugesetzt.
  • Die Durchführung der Polymerisation kann nach einer Vielzahl von Varianten kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden. Üblicherweise legt man einen Teil der Monomeren gegebenenfalls in einem geeigneten Verdünnungsmittel oder Lösungsmittel und gegebenenfalls in Anwesenheit eines Emulgators, eines Schutzkolloids oder weiterer Hilfsstoffe vor, inertisiert, und erhöht die Temperatur bis zum Erreichen der gewünschten Polymerisationstemperatur. Es kann allerdings auch lediglich ein geeignetes Verdünnungsmittel vorgelegt sein. Innerhalb eines definierten Zeitraumes werden der Radikalinitiator, weitere Monomere und sonstige Hilfsstoffe, wie z. B. Regler oder Vernetzer jeweils gegebenenfalls in einem Verdünnungsmittel zudosiert. Die Zulaufzeiten können unterschiedlich lang gewählt werden. Beispielsweise kann man für den Initiatorzulauf eine längere Zulaufzeit wählen als für den Monomerzulauf.
  • Die Polymere mit breiter Molekulargewichtsverteilung können auch in-situ in einem Schritt hergestellt werden, indem zuerst der niedermolekulare Anteil synthetisiert wird (bei bestimmter Initiatorkonzentration/Temperatur) und nach 0–100% Zugabe der Monomeren, die Initiatorkonzentration in der Reaktionsmischung abgesenkt und/oder die Temperatur reduziert wird (stufenweise oder kontinuierlich); oder die multimodalen Polymere können in-situ in einem Schritt hergestellt werden, indem zuerst der hochmolekulare Anteil synthetisiert wird (bei bestimmter Initiatorkonzentration/Temperatur) und nach 100–0% Zugabe der Monomeren, die Initiatorkonzentration in der Reaktionsmischung erhöht und/oder die Temperatur erhöht wird.
  • Wird das Polymerisat nach dem Verfahren einer Lösungspolymerisation in Wasser gewonnen, so ist üblicherweise keine Abtrennung des Lösungsmittels notwendig. Besteht dennoch der Wunsch, das Polymerisat zu isolieren, kann z. B. eine Sprühtrocknung durchgeführt werden.
  • Wird das Polymerisat nach der Methode einer Lösungs-, Fällungs- oder Suspensionspolymerisation in einem wasserdampfflüchtigen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch hergestellt, so kann das Lösungsmittel durch Einleiten von Wasserdampf abgetrennt werden, um so zu einer wässrigen Lösung oder Dispersion zu gelangen. Das Polymerisat kann von dem organischen Verdünnungsmittel auch durch einen Trocknungsprozess abgetrennt werden.
  • Bevorzugt liegen die Polymerisate aus A) und B) in Form einer wäßrigen Dispersion oder Lösung mit Feststoffgehalten von vorzugsweise 10 bis 80 Gew.-%, insbesondere 40 bis 65 Gew.-% vor.
  • Polymerisat A) kann auch durch Pfropfung von Maleinsäure bzw. Maleinsäureanhydrid bzw. einer Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid enthaltenden Monomermischung auf eine Pfropfgrundlage erhalten werden. Geeignete Pfropfgrundlagen sind beispielsweise Monosaccharide, Oligosaccharide, modifizierte Polysaccharide und Alkylpolyglyko- lether. Solche Pfropfpolymerisate sind beispielsweise in DE 4 003 172 und EP 116 930 beschrieben.
  • Unter den polyfunktionellen Vernetzern der Komponente C) versteht man beispielsweise Alkanolamine mit mindestens zwei OH-Gruppen. Bevorzugt sind Alkanolamine der Formel I
    Figure 00110001
    in der R1 für ein H-Atom, eine C1-C10-Alkylgruppe oder eine C1-C10-Hydroxyalkylgruppe steht und R2 und R3 für eine C1-C10-Hydroxyalkylgruppe stehen.
  • Besonders bevorzugt stehen R2 und R3 unabhängig voneinander für eine C2-C5-Hydroxyalkylgruppe und R1 für ein H-Atom, eine C2-C5-Alkylgruppe oder eine C2-C5-Hydroxyalkylgruppe.
  • Als Verbindungen der Formel I seien z. B. Diethanolamin, Triethanolamin, Diisopropanolamin, Triisopropanolamin, Methyldiethanolamin, Butyldiethanolamin und Methyldiisopropanolamin genannt. Besonders bevorzugt ist Triethanolamin.
  • Polyfunktionelle Vernetzer C) können auch bi- oder multifunktionelle Alkohole sein, beispielsweise beispielsweise Glycerin, methylolierte Melamine oder Phenole.
  • Weitere polyfunktionelle Vernetzer, die als Komponente C) eingesetzt werden können sind in der EP 902 796 beschrieben, beispielsweise Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Neopentylglykol, Glucose, Sorbit, Hexandiol, Lysin, Polyvinylalkohol.
  • Vorzugsweise werden als Komponente C) Alkanolamine eingesetzt, insbesonders bevorzugt Triethanolamin.
  • Unter der wässrigen Polymerdispersion D) versteht man beispielsweise Reinacrylat-Dispersionen, Styrol-Acrylat-, XSB-Dispersionen, Polyurethan-Dispersionen oder eine modifizierte Polycarbonsäure mit Alkohol als Vernetzer-Komponente enthaltende Dispersion.
  • Vorzugsweise versteht man unter der Polymerdispersion D eine modifizierte Polycarbonsäure mit Alkohol als Vernetzer-Komponente enthaltende Dispersion, enthaltend dispergierte Polymerteilchen mindestens eines Polymerisats A1, das erhältlich ist durch radikalische Emulsionspolymerisation in Gegenwart eines Polymerisats A2, das aufgebaut ist aus
    • – 50 bis 99,5 Gew.-% mindestens einer ethylenisch ungesättigten Mono- und/oder Dicarbonsäure,
    • – 0,5 bis 50 Gew.-% wenigstens einer ethylenisch ungesättigten Verbindung, die ausgewählt ist unter den Estern ethylenisch ungesättigter Monocarbonsäuren und den Halbestern und Diestern ethylenisch ungesättigter Dicarbonsäuren mit einem mindestens eine Hydroxylgruppe aufweisenden Amin,
    • – bis zu 20 Gew.-% mindestens eines weiteren Monomers.
  • Diese Dispersionen sind in der EP 1 240 205 beschrieben, die durch Bezugnahme ausdrücklich auch zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung gemacht wird.
  • Im Zusammenhang mit den Monomerkomponenten des Polymerisats A1 steht Alkyl im Folgenden vorzugsweise für geradkettige oder verzweigte C1-C22-Alkylreste, insbesondere C1-C12- und besonders bevorzugt C1-C6-Alkylreste, wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, sek.-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, 2-Ethylhexyl, n-Dodecyl oder n-Stearyl. Hydroxyalkyl steht vorzugsweise für Hydroxy-C1-C6-alkyl, wobei die Alkylreste geradkettig oder verzweigt sein können, und insbesondere für 2-Hydroxyethyl, 2- oder 3-Hydroxypropyl, 2-Methyl-2-hydroxypropyl und 4-Hydroxybutyl.
  • Cycloalkyl steht vorzugsweise für C5-C7-Cyclohexyl, insbesondere Cyclopentyl und Cyclohexyl. Aryl steht vorzugsweise für Phenyl oder Naphthyl.
  • Das Polymerisat A1 stellt ein radikalisches Emulsionspolymerisat dar. Zu dessen Herstellung können alle durch radikalische Polymerisation polymerisierbaren Monomere eingesetzt werden. Im Allgemeinen ist das Polymerisat aufgebaut aus
    • – 80 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 85 bis 99,9 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere für das Polymerisat, wenigstens eines ethylenisch ungesättigten Hauptmonomeren sowie
    • – 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere für das Polymerisat, wenigstens eines ethylenisch ungesättigten Comonomeren.
  • Das Hauptmonomer ist vorzugsweise ausgewählt unter
    • – Estern aus vorzugsweise 3 bis 6 C-Atomen aufweisenden α,β-mono ethylenisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäure, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure mit C1-C12-, vorzugsweise C1-C8-Alkanolen. Derartige Ester sind insbesondere Methyl-, Ethyl-, n-Butyl-Isobutyl-, tert-Butyl-, n-Pentyl-, iso-Pentyl- und 2-Ethylhexylacrylat und/oder -methacrylat;
    • – vinylaromatischen Verbindungen, bevorzugt Styrol, α-Methylstyrol, o-Chlorstyrol, Vinyltoluolen und Mischungen davon;
    • – Vinylestern von C1-C18-Mono- oder Dicarbonsäuren, wie Vinyl-acetat, Vinylpropionat, Vinyl-n-butyrat, Vinyllaurat und/oder Vinylstearat;
    • – Butadien;
    • – linearen 1-Olefinen, verzweigtkettigen 1-Olefinen oder cyclischen Olefinen, wie z. B. Ethen, Propen, Buten, Isobuten, Penten, Cyclopenten, Hexen oder Cyclohexen. Des Weiteren sind auch Metallocen-katalysiert hergestellte Oligoolefine mit endständiger Doppelbindung, wie z. B. Oligopropen oder Oligohexen geeignet;
    • – Acrylnitril, Methacrylnitril;
    • – Vinyl- und Allylalkylethern mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, wobei der Alkylrest noch weitere Substituenten, wie eine oder mehrere Hydroxylgruppen, eine oder mehrere Amino- oder Diaminogruppen oder eine bzw. mehrere Alkoxylatgruppen tragen kann, wie z. B. Methylvinylether, Ethylvinyl-ether, Propylvinylether und 2-Ethylhexylvinylether, Isobutylvinylether, Vinylcyclohexylether, Vinyl-4-hydroxybutylether, Decylvinylether, Dodecylvinylether, Octadecylvinylether, 2-(Diethylamino)ethylvinylether, 2-(Di-n-butyl-amino)ethylvinylether, Methyldiglykolvinylether sowie die entsprechenden Allylether bzw. deren Mischungen.
  • Besonders bevorzugte Hauptmonomere sind Styrol, Methylmethacrylat, n-Butylacrylat, Ethylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Vinylacetat, Ethen und Butadien.
  • Das Comonomer ist vorzugsweise ausgewählt unter
    • – ethylenisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäuren oder deren Anhydriden, vorzugsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Methacrylsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure und/oder Itaconsäure;
    • – Acrylamiden und alkylsubstituierten Acrylamiden, wie z. B. Acrylamid, Methacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Methylolmethacrylamid, N-tert.-Butylacrylamid, N-Methylmethacrylamid und Mischungen davon;
    • – sulfogruppenhaltigen Monomeren, wie z. B. Allylsulfonsäure, Methallylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, Vinylsulfonsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, Allyloxybenzolsulfonsäure, deren entsprechenden Alkali- oder Ammoniumsalzen bzw. deren Mischungen sowie Sulfopropylacrylat und/oder Sulfopropylmethacrylat;
    • – C1-C4-Hydroxyalkylestern von C3-C6-Mono- oder Dicarbonsäuren, insbesondere der Acrylsäure, Methacrylsäure oder Maleinsäure, oder deren mit 2 bis 50 Mol Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid oder Mischungen davon alkoxylierten Derivate oder Estern von mit 2 bis 50 Mol Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid oder Mischungen davon alkoxylierten C1-C18-Alkoholen mit den erwähnten Säuren, wie z. B. Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Butandiol-1,4-monoacrylat, Ethyldiglykolacrylat, Methylpolyglykolacrylat (11 EO), (Meth)acrylsäureester von mit 3, 5, 7, 10 oder 30 Mol Ethylenoxid umgesetztem C13/C15-Oxoalkohol bzw. deren Mischungen;
    • – Vinylphosphonsäuren und deren Salzen, Vinylphosphonsäuredimethylester und anderen phosphorhaltigen Monomeren;
    • – Alkylaminoalkyl(meth)acrylaten oder Alkylaminoalkyl(meth)acrylamiden oder deren Quarternisierungsprodukten, wie z. B. 2-(N,N-Dimethylamino)ethyl(meth)acrylat oder 2-(N,N,N-Trimethylammonium)-ethylmethacrylatchlorid, 3-(N,N-Dimethyl-amino)-propyl(meth)acrylat, 2-Dimethylaminoethyl(meth)acrylamid, 3-Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid, 3-Trimethylammoniumpropyl(meth)acrylamid-chlorid und Mischungen davon;
    • – Allylestern von C1-C30-Monocarbonsäuren;
    • – N-Vinylverbindungen, wie N-Vinylformamid, N-Vinyl-N-methylformamid, N-Vinylpyrrolidon, N-Vinylimidazol, 1-Vinyl-2-methyl-imidazol, 1-Vinyl-2-methylimidazolin, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, N-Vinylcarbazol und/oder N-Vinylcaprolactam;
    • – Diallyldimethylammoniumchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylchlorid, Acrolein, Methacrolein;
    • – 1,3-Diketogruppen enthaltenden Monomeren, wie z. B. Acetoacetoxyethyl(meth)acrylat oder Diacetonacrylamid, harnstoffgruppenhaltigen Monomeren, wie Ureidoethyl(meth)acrylat, Acryl-amidoglykolsäure, Methacrylamidoglykolatmethylether;
    • – Silylgruppen enthaltenden Monomeren, wie z. B. Trimethoxysilylpropylmethacrylat;
    • – Glycidylgruppen enthaltenden Monomeren, wie z. B. Glycidylmethacrylat.
  • Besonders bevorzugte Comonomere sind Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxybutylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat und Mischungen davon. Ganz besonders bevorzugt sind Hydroxyethylacrylat und Hydroxyethylmethacrylat, insbesondere in Mengen von 2 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtmonomere A1.
  • Das Polymerisat A2 enthält 50 bis 99,5 Gew.-%, bevorzugt 70 bis 99 Gew.-%, solcher Strukturelemente eingebaut, die sich von mindestens einer ethylenisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäure ableiten. Diese Säuren können in dem Polymerisat gewünschtenfalls auch teilweise oder vollständig in Form eines Salzes vorliegen. Bevorzugt ist die saure Form.
  • Vorzugsweise ist das Polymerisat A2 zu mehr als 10 g/l (bei 25 C) in Wasser löslich.
  • Brauchbare ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren wurden bereits vorstehend im Zusammenhang mit dem Polymerisat A1 genannt. Bevorzugte Carbonsäuren sind C3- bis C10-Monocarbonsäuren und C4- bis C8-Dicarbonsäuren, insbesondere Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, 2-Methylmaleinsäure und/oder Itaconsäure. Besonders bevorzugt sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure und Mischungen davon. Bei der Herstellung des Polymerisats A2 können selbstverständlich auch anstelle der Säuren oder zusammen mit den Säuren deren Anhydride, wie Maleinsäureanhydrid, Acrylsäure- oder Methacrylsäureanhydrid eingesetzt werden.
  • Das Polymerisat A2 enthält ferner 0,5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 30 Gew.-%, wenigstens einer ethylenisch ungesättigten Verbindung, die ausgewählt ist unter den Estern ethylenisch ungesättigter Monocarbonsäuren und den Halbestern und Diestern ethylenisch ungesättigter Dicarbonsäuren mit mindestens einem hydroxylgruppenhaltigen Amin, in einpolymerisierter Form.
  • Das Polymer A2 liegt vorzugsweise als Kammpolymer mit kovalent gebundenen Aminseitenketten vor.
  • Als Komponente der Ester geeignete Monocarbonsäuren sind die zuvor genannten C3- bis C10-Monocarbonsäuren, insbesondere Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, und Mischungen davon.
  • Als Komponente der Halbester und Diester geeignete Dicarbonsäuren sind die zuvor genannten C4- bis C8-Dicarbonsäuren, insbesondere Fumarsäure, Maleinsäure, 2-Methylmaleinsäure, Itaconsäure, und Mischungen davon.
  • Vorzugsweise ist das Amin mit mindestens einer Hydroxylgruppe ausgewählt unter sekundären und tertiären Aminen, die wenigstens einen C6- bis C22-Alkyl-, C6- bis C22-Alkenyl-, Aryl-C6- bis C22-alkyl- oder Aryl-C6- bis C22-alkenylrest aufweisen, wobei die Alkenylgruppe 1, 2 oder 3 nicht benachbarte Doppelbindungen aufweisen kann.
  • Vorzugsweise ist das Amin hydroxyalkyliert und/oder alkoxyliert. Alkoxylierte Amine weisen vorzugsweise einen oder zwei Alkylen-oxidreste mit terminalen Hydroxylgruppen auf. Vorzugsweise weisen die Alkylenoxidreste je 1 bis 100, bevorzugt je 1 bis 50, gleiche oder verschiedene Alkylenoxideinheiten, statistisch verteilt oder in Form von Blöcken auf. Bevorzugte Alkylenoxide sind Ethylen-oxid, Propylenoxid und/oder Butylenoxid. Besonders bevorzugt ist Ethylenoxid.
  • Bevorzugt enthält das Polymerisat A2 eine ungesättigte Verbindung auf Basis einer Aminkomponente eingebaut, die wenigstens ein Amin der allgemeinen Formel RcNRaRb enthält, wobei
    Rc für C6- bis C22-Alkyl, C6- bis C22-Alkenyl, Aryl-C6-C22-alkyl oder Aryl-C6-C22-alkenyl steht, wobei der Alkenylrest 1,2 oder 3 nicht benachbarte Doppelbindungen aufweisen kann,
    Ra für Hydroxy-C1-C6-alkyl oder einen Rest der Formel II -(CH2CH2O)x(CH2CH(CH3)O)y-H (II)steht, wobei
    in der Formel II die Reihenfolge der Alkylenoxideinheiten beliebig ist und x und y unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 0 bis 100, bevorzugt 0 bis 50, stehen, wobei die Summe aus x und y > 1 ist,
    Rb für Wasserstoff, C1- bis C22-Alkyl, Hydroxy-C1-C6-alkyl, C6- bis C22-Alkenyl, Aryl-C6-C22-alkyl, Aryl-C6-C22-alkenyl oder C5- bis C8-Cycloalkyl steht, wobei der Alkenylrest 1,2 oder 3 nicht benachbarte Doppelbindungen aufweisen kann, oder Rb für einen Rest der Formel III -(CH2CH2O)v(CH2CH(CH3)O)w-H (III)steht, wobei
    in der Formel III die Reihenfolge der Alkylenoxideinheiten beliebig ist und v und w unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 0 bis 100, vorzugsweise 0 bis 50, stehen.
  • Bevorzugt steht Rcfür C8- bis C20-Alkyl oder C8- bis C20-Alkenyl, wobei der Alkenylrest 1,2 oder 3 nicht benachbarte Doppelbindungen aufweisen kann. Vorzugsweise steht Rc für den Kohlenwasserstoffrest einer gesättigten oder ein- oder mehrfach ungesättigten Fettsäure. Bevorzugte Reste Rc sind z. B. n-Octyl, Ethylhexyl, Undecyl, Lauryl, Tridecyl, Myristyl, Pentadecyl, Palmityl, Margarinyl, Stearyl, Palmitoleinyl, Oleyl und Linolyl.
  • Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Aminkomponente um ein alkoxyliertes Fettamin oder ein alkoxyliertes Fettamingemisch. Besonders bevorzugt sind die Ethoxylate. Insbesondere werden Alkoxylate von Aminen auf Basis natürlich vorkommender Fettsäuren eingesetzt, wie z. B. Talgfettamine, die überwiegend gesättigte und ungesättigte C14-, C16- und C18-Alkylamine enthalten oder Kokosamine, die gesättigte, einfach und zweifach ungesättigte C6-C22-, vorzugsweise C12-C14-Alkylamine enthalten.
  • Zur Alkoxylierung geeignete Amingemische sind z. B. verschiedene Armeen®-Marken der Fa. Akzo oder Noram®-Marken der Fa. Ceca.
  • Geeignete, kommerziell erhältliche alkoxylierte Amine sind z. B. die Noramox®-Marken der Fa. Ceca, bevorzugt ethoxylierte Oleyl-amine, wie Noramox® 05 (5 EO-Einheiten), sowie die unter der Marke Lutensol®FA vertriebenen Produkte der Fa. BASF AG.
  • Die Einpolymerisierung der vorgenannten Ester, Halbester und Diester bewirkt im Allgemeinen eine ausgeprägte Stabilisierung der Polymerdispersion D. Die Polymerdispersion behält die kolloidale Stabilität der Latexpartikel bei Verdünnung mit Wasser oder verdünnten Elektrolyten oder Tensidlösungen zuverlässig bei.
  • Die Veresterung zur Herstellung der zuvor beschriebenen Ester, Halbester und Diester erfolgt nach üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren. Zur Herstellung von Estern ungesättigter Monocarbonsäuren können die freien Säuren oder geeignete Derivate, wie Anhydride, Halogenide, z. B. Chloride, und (C1- bis C4)-Alkylester eingesetzt werden. Die Herstellung von Halbestern ungesättigter Dicarbonsäuren erfolgt bevorzugt ausgehend von den entsprechenden Dicarbonsäureanhydriden. Vorzugsweise erfolgt die Umsetzung in Gegenwart eines Katalysators, wie z. B. eines Dialkyltitanats oder einer Säure, wie Schwefelsäure, Toluolsulfonsäure oder Methansulfonsäure. Die Umsetzung erfolgt im Allgemeinen bei Reaktionstemperaturen von 60 bis 200°C. Nach einer geeigneten Ausführungsform erfolgt die Umsetzung in Gegenwart eines Inertgases, wie Stickstoff. Bei der Reaktion gebildetes Wasser kann durch geeignete Maßnahmen, wie Abdestillieren, aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden. Die Umsetzung kann gewünschtenfalls in Gegenwart üblicher Polymerisationsinhibitoren erfolgen. Die Veresterungsreaktion kann im Wesentlichen vollständig oder nur bis zu einem Teilumsatz durchgeführt werden. Gewünschtenfalls kann eine der Esterkomponenten, vorzugsweise das hydroxylgruppenhaltige Amin, im Überschuss eingesetzt werden. Der Anteil der Esterbildung kann mittels Infrarotspektroskopie ermittelt werden.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Herstellung der ungesättigten Ester, Halbester oder Diester und deren weitere Umsetzung zu den erfindungsgemäß eingesetzten Polymerisaten A2 ohne Zwischenisolierung der Ester und vorzugsweise nacheinander im selben Reaktionsgefäß.
  • Bevorzugt wird zur Herstellung der Polymerisate A2 ein Umsetzungsprodukt aus einem Dicarbonsäureanhydrid, vorzugsweise Maleinsäureanhydrid, und einem der zuvor beschriebenen hydroxylgruppenhaltigen Amine eingesetzt.
  • Neben den Bestandteilen Carbonsäure sowie Ester, Halbester und/oder Diester kann das Polymerisat A2 noch 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-%, andere Monomere einpolymerisiert enthalten. Brauchbare Monomere sind die im Zusammenhang mit dem Polymerisat A1 genannten Monomere, wobei Vinylaromaten, wie Styrol, Olefine, beispielsweise Ethylen, oder (Meth)acrylsäureester wie Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat und Mischungen davon besonders bevorzugt sind.
  • Die Herstellung der Polymerisate A2 erfolgt vorzugsweise durch radikalische Polymerisation in Substanz oder in Lösung. Geeignete Lösungsmittel für die Lösungsmittelpolymerisation sind z. B. Wasser, mit Wasser mischbare organische Lösungsmittel, wie Alkohole und Ketone, beispielsweise Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Aceton, Methylethylketon etc., und Mischungen davon. Geeignete Polymerisationsinitiatoren sind beispielsweise Peroxide, Hydroperoxide, Peroxodisulfate, Percarbonate, Peroxo-ester, Wasserstoffperoxid und Azoverbindungen, wie sie im Folgenden für die Herstellung der erfindungsgemäßen Polymerdispersionen näher beschrieben werden. Die Polymerisate A2 können gewünschtenfalls separat hergestellt und nach üblichem Verfahren isoliert und/oder gereinigt werden. Bevorzugt werden die Polymerisate A2 unmittelbar vor der Herstellung der erfindungsgemäßen Polymerdispersionen hergestellt und ohne Zwischenisolierung für die Dispersionspolymerisation eingesetzt.
  • Die Herstellung der Polymerisate A2 kann vorteilhaft auch durch polymeranaloge Umsetzung erfolgen. Dazu kann ein Polymerisat, das 80 bis 100 Gew.-% mindestens einer ethylenisch ungesättigten Mono- und/oder Dicarbonsäure sowie 0 bis 20 Gew.-% der zuvor genannten anderen Polymere eingebaut enthält, mit mindestens einem hydroxylgruppenhaltigen Amin umgesetzt werden.
  • Geeignete ethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren sind die zuvor als Komponente der Polymerisate A1 und A2 genannten. Geeignete Amine, die wenigstens eine Hydroxylgruppe aufweisen, sind ebenfalls die zuvor genannten. Die Säuren können in dem zur polymeranalogen Umsetzung eingesetzten Polymerisat gewünschtenfalls teilweise oder vollständig in Form eines Derivates, bevorzugt eines C1- bis C6-Alkylesters, vorliegen.
  • Die Herstellung der Polymerisate A2 durch polymeranaloge Umsetzung erfolgt vorzugsweise in einem geeigneten nichtwässrigen Lösungsmittel oder in Substanz. Bei der Umsetzung in Substanz kann die Aminkomponente gegebenenfalls im Überschuss eingesetzt werden, um als Lösungsmittel zu dienen. Bevorzugt sind Lösungsmittel, die mit Wasser ein Azeotrop bilden und somit eine einfache Entfernung des bei der Reaktion gebildeten Wassers ermöglichen. Vorzugsweise erfolgt die Umsetzung in Gegenwart eines Veresterungskatalysators, wie zuvor beschrieben. Die Reaktionstemperatur liegt bevorzugt in einem Bereich von 100 bis 200 C. Bei der Reaktion gebildetes Wasser kann durch geeignete Maßnahmen, wie z. B. Abdestillieren, entfernt werden.
  • Das Gewichtsverhältnis von Polymerisat A1 zu Polymerisat A2, auf Feststoffbasis, liegt vorzugsweise im Bereich von 7:1 bis 1:7, insbesondere 3:1 bis 1:3.
  • Neben den Polymerisaten A1 und A2 können die erfindungsgemäßen Latices noch 0 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Polymerisat A2, mindestens eines oberflächenaktiven, alkoxylierten, bevorzugt ethoxylierten oder propoxylierten, Alkylamins enthalten. Bevorzugte Alkylamine sind die Alkylamine der Formel RcNRaRb, wie zuvor definiert, die auch in dem Polymerisat A2 enthalten sind, wobei Alkylamine der Formel
    Figure 00190001
    in der R ein Alkyl-, Alkenyl- oder Alkylvinylrest mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen darstellt und m und n unabhängig voneinander ≥ 1 sind, besonders bevorzugt sind. Bevorzugte Reste R weisen 8 bis 22 Kohlenstoffatome auf.
  • Die in dem Polymerisat A2 enthaltenen alkoxylierten Alkylamine und die zusätzlichen Alkylamin-Vernetzer können gleiche oder verschiedene Verbindungen sein.
  • Gewünschtenfalls kann die erfindungsgemäße Polymerdispersion noch weitere Vernetzer enthalten, beispielsweise einen Amin- oder Amid-Vernetzer mit mindestens zwei Hydroxylgruppen. Geeignete Vernetzer sind insbesondere die in der DE 197 29 161 offenbarten Alkanolamine, die hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung gemacht werden.
  • Als Vernetzer eignen sich weiter vorzugsweise β-Hydroxyalkylamine der Formel
    Figure 00190002
    wobei R1 für ein H-Atom, eine C1- bis C10-Alkylgruppe, eine C1- bis C10-Hydroxyalkylgruppe oder einen Rest der Formel IV -(CH2CH2O)x(CH2CH(CH3)O)y-H (IV)steht, wobei
    in der Formel IV die Reihenfolge der Alkylenoxideinheiten beliebig ist und x und y unabhängig voneinander für eine ganze Zahl von 0 bis 100 stehen, wobei die Summe aus x und y > 1 ist und R2 und R3 unabhängig voneinander für eine C1- bis C10-Hydroxyalkylgruppe stehen.
  • Besonders bevorzugt stehen R2 und R3 unabhängig voneinander für eine C2- bis C5-Hydroxyalkylgruppe und R1 für ein H-Atom, eine C1- bis C5-Alkylgruppe oder eine C2- bis C5-Hydroxyalkylgruppe.
  • Besonders bevorzugt sind Diethanolamin, Triethanolamin, Diisopropanolamin, Triisopropanolamin, Methyldiethanolamin, Butyldiethanolamin und Methyldiisopropanolamin, insbesondere Triethanolamin
  • Weitere bevorzugte β-Hydroxyalkylamine sind die in der DE 196 21 573 als Komponente A offenbarten Amine, die hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung gemacht werden. Dazu zählen vorzugsweise lineare oder verzweigte aliphatische Verbindungen, die pro Molekül mindestens zwei funktionelle Aminogruppen vom Typ (a) oder (b) aufweisen
    worin R für Hydroxyalkyl steht und R' für Alkyl steht, ist, bevorzugt eine Verbindung der Formel I
    Figure 00200001
    worin
    A für C2-C18-Alkylen steht, das gegebenenfalls substituiert ist durch ein oder mehrere Gruppen, die unabhängig voneinander ausgewählt sind unter Alkyl, Hydroxyalkyl, Cycloalkyl, OH und NR6R7, wobei R6 und R7 unabhängig voneinander für H, Hydroxyalkyl oder Alkyl stehen, und das gegebenenfalls unterbrochen ist durch ein oder mehrere Sauerstoffatome und/oder NR5-Gruppen, wobei R5 für H, Hydroxyalkyl, (CH2)nNR6R7, wobei n für 2 bis 5 steht und R6 und R7 die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, oder Alkyl, das seinerseits durch ein oder mehrere NR5-Gruppen, wobei R5 die oben angegebenen Bedeutungen besitzt, unterbrochen und/oder durch ein oder mehrere NR6R7-Gruppen substituiert sein kann, wobei R6 und R7 die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, steht;
    oder A für einen Rest der Formel steht:
    Figure 00200002
    worin
    o, q und s unabhängig voneinander für 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 6 stehen,
    p und r unabhängig voneinander für 1 oder 2 stehen und
    t für 0,1 oder 2 steht,
    wobei die cycloaliphatischen Reste auch durch 1, 2 oder 3 Alkylreste substituiert sein können und R1, R2 und R3 und R4 unabhängig voneinander für H, Hydroxyalkyl, Alkyl oder Cycloalkyl stehen.
  • Bevorzugte höherfunktionelle β-Hydroxyalkylamine sind insbesondere mindestens zweifach ethoxylierte Amine mit einem Mol-Gewicht von unter 1 000 g/mol, wie z. B. Diethanolamin, Triethanolamin und ethoxylierfes Diethylentriamin, bevorzugt stöchio metrisch ethoxyliertes Diethylentriamin, d. h. Diethylentriamin, worin alle NH-Wasserstoffatome im Mittel einfach ethoxyliert sind.
  • Gut geeignete zusätzliche Vernetzer sind auch β-Hydroxyalkylamide, bevorzugt die in der US-5 143 582 genannten β-Hydroxyalkylamide der Formel
  • Figure 00210001
  • Besonders bevorzugt sind die β-Hydroxyalkylamide der vorstehenden Formel, in der R1 Wasserstoff; eine kurzkettige Alkylgruppe oder HO(R3)2C(R2)2C-, n und n' jeweils 1, -A- eine -(CH2)m-Gruppe, m 0 bis 8, bevorzugt 2 bis 8, R2 jeweils Wasserstoff, und eine der R3-Gruppen jeweils Wasserstoff und die andere Wasserstoff oder C1-C5-Alkyl sind. Besonders bevorzugt ist Bis[N,N-di(2-hydroxyethyl)]adipinsäureamid.
  • Die Zugabe des Vernetzers bewirkt im Allgemeinen eine bessere Härtung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bei gegebener Härtungstemperatur bzw. eine Aushärtung bei niedriger Temperatur bei vorgegebener Härtungszeit. Der Gewichtsanteil des Vernetzers relativ zur Summe aus Polymerisat A1 und A2 beträgt 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 15 Gew.-%.
  • Weiterhin kann den Polymerdispersionen D ein Reaktionsbeschleuniger zugesetzt werden. Bevorzugt sind dabei phosphorhaltige Verbindungen, insbesondere hypophosphorige Säure sowie deren Alkali- und Erdalkalisalze oder Alkali-Tetrafluoroborate. Auch Salze von Mn(II), Ca(II), Zn(II), Al(III), Sb(III) oder Ti(IV) oder starke Säuren, wie para-Toluolsulfonsäure, Trichloressigsäure und Chlorsulfonsäure, können als Reaktionsbeschleuniger zugesetzt werden. Der Gewichtsanteil des Reaktionsbeschleuniger relativ zur Summe aus Polymerisat A1 und A2 beträgt 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 2 Gew.-%.
  • Besonders bevorzugte Zusammensetzungen der Polymerdispersionen D sind
    70 bis 50 Gew.-% Polymerisat A1,
    30 bis 50 Gew.-% Polymerisat A2 und gegebenenfalls
    0 bis 10 Gew.-% oberflächenaktives alkoxyliertes Alkylamin,
    0 bis 20 Gew.-% hydroxylgruppenhaltiger Vernetzer,
    0 bis 5 Gew.-% Reaktionsbeschleuniger.
  • Die Herstellung der wässrigen Polymerdispersion D) erfolgt wie in EP 1 240 205 beschrieben.
  • Die Dispersion wird in Mengen von 1 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise von 10 bis 75 Gew.-%, insbesonders bevorzugt von 20 bis 50 Gew.-% eingesetzt.
  • Zur Herstellung der erfindungsgemäßen formaldehydfreien Bindemittel werden das Polymerisat aus A) und B) und die Komponente C) bevorzugt in einem solchen Verhältnis zueinander eingesetzt, dass das Molverhältnis von Carboxylgruppen der Komponenten A) und B) und der Hydroxylgruppen der Komponente C) 20:1 bis 1:1, bevorzugt 8:1 bis 5:1 und besonders bevorzugt 5:1 bis 1,7:1 beträgt (die Anhydridgruppen werden hierbei als 2 Carboxylgruppen berechnet).
  • Die Herstellung der erfindungsgemäßen formaldehydfreien, wässrigen Bindemittel erfolgt z. B. einfach durch Zugabe der Komponenten C) und D) zur wässrigen Dispersion oder Lösung der Polymerisate aus A) und B). Die Polymerdispersion D) kann aber auch in Gegenwart der anderen Komponenten hergestellt werden.
  • Die erfindungsgemäßen Bindemittel enthalten vorzugsweise weniger als 1,0 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt weniger als 0,3 Gew.-%, insbesondere weniger als 0,1 Gew.-%, bezogen auf die Summe aus A), B), C) und D) eines Phosphor enthaltenden Reaktionsbeschleunigers. Phosphor enthaltende Reaktionsbeschleuniger sind in EP 651 088 und EP 583 086 , DE 196 21523 , EP 826 710 und genannt. Es handelt sich dabei insbesondere um Alkalimetallhypophoshpite, -phosphite, -polyphosphate, -dihydrogenphosphate, Polyphosphorsäure, Hypophosphorsäure, Phosphorsäure, Alkylphosphinsäure oder Oligomere bzw. Polymere dieser Salze und Säuren.
  • Die erfindungsgemäßen Bindemittel enthalten vorzugsweise keine Phosphor enthaltenden Reaktionsbeschleuniger bzw. keine zur Reaktionsbeschleunigung wirksame Mengen einer Phosphor enthaltenden Verbindung. Die erfindungsgemäßen Bindemittel können einen Veresterungskatalysator enthalten, wie z. B. Schwefelsäure oder p-Toluolsulfonsäure. Die erfindungsgemäßen Bindemittel können als Imprägnierungsmittel oder Beschichtungsmittel Verwendung finden. Die erfindungsgemäßen Bindemittel können einziger Bestandteil der Imprägnierungsmittel oder Beschichtungsmittel sein. Die Imprägnierungsmittel oder Beschichtungsmittel können jedoch auch noch weitere für die jeweilig beabsichtigte Verwendung geeignete Zusatzstoffe enthalten. In Betracht kommen z. B. Farbstoffe, Pigmente, Biozide, Plastifizierungsmittel, Verdickungsmittel, Haftverbesserer (z. B. Alkoxysilane, wie γ-Aminopropyltriethoxysilan, Fa. Witco: Silquest A-1100 Silan), Reduktionsmittel und Umesterungskatalysatoren oder Brandschutzmittel (wie Aluminium-Silikate, Aluminium-Hydroxide, Borate oder Phosphate), Melamin/Formaldehydharze, Dispersionen (Acrylate, Styrol-Butadien-Dispersionen), Epoxid-Harze, Polyurethan-Harze, Emulgatoren (ionisch, nichtionisch), Hydrophobierungsmittel (Silicone) oder Retentionsmittel.
  • Die erfindungsgemäßen Bindemittel haben nach Trocknung (bei 50°C, Dauer (72 Stunden) zu einem Film der Dicke 0,3 bis 1 mm und anschließender 15-minütiger Härtung bei 150°C an der Luft vorzugsweise einen Gelgehalt über 50 Gew.-%, beson ders bevorzugt über 60 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt über 70 Gew.-% und insbesondere über 75 Gew.-%.
  • Nach Abschluss der Härtung werden die gehärteten Filme 48 Stunden in Wasser bei 23°C gelagert. Lösliche Anteile verbleiben dabei im Wasser. Der Film wird dann bei 50°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und gewogen. Das Gewicht entspricht dem Gelgehalt, der Gelgehalt wird berechnet in Gew.-%, bezogen auf das Gewicht vor Abtrennen der löslichen Anteile. Gewichtskonstanz ist erreicht, wenn die Gewichtsabnahme über einen Zeitraum von 3 Stunden weniger als 0,5 insbesondere weniger als 0,1 Gew.-% beträgt.
  • Die erfindungsgemäßen Bindemittel eignen sich als Bindemittel für Substrate, wie z. B. zur Herstellung von Formkörpern aus Fasern, Schnitzeln oder Spänen, Matten oder Platten, vorzugsweise für faserige und körnige Substrate. Als Faservliese seien z. B. Vliese aus Cellulose, Celluloseacetat, Ester und Ether der Cellulose, Baumwolle, Hanf, Sisal, Jute, Flachs, Kokos- oder Bananenfasern, Kork, tierische Fasern, wie Wolle oder Haare und insbesondere Vliese von synthetischen oder anorganischen Fasern, z. B. Aramid-, Kohlenstoff-, Polyacrylnitril-, Polyester-, Mineral-, PVC- oder Glasfasern genannt.
  • Im Falle der Verwendung als Bindemittel für Faservliese können die erfindungsgemäßen Bindemittel z. B. folgende Zusatzstoffe enthalten: Silikate, Silikone, borhaltige Verbindungen, Gleitmittel, Benetzungsmittel.
  • Bevorzugt sind Glasfaservliese. Die ungebundenen Faservliese (Rohfaservliese), insbesondere aus Glasfasern, werden durch das erfindungsgemäße Bindemittel gebunden, d. h. verfestigt.
  • Dazu wird das erfindungsgemäße Bindemittel vorzugsweise im Gewichtsverhältnis Faser/Bindemittel (fest) von 40:1 bis 1:1, bevorzugt 25:1 bis 2:1 auf das Rohfaservlies z. B. durch Beschichten, Sprühen, Imprägnieren, Tränken aufgebracht.
  • Das erfindungsgemäße Bindemittel wird dabei vorzugsweise in Form einer verdünnten wässrigen Zubereitung mit 95 bis 40 Gew.-% Wasser verwendet.
  • Nach dem Aufbringen des erfindungsgemäßen Bindemittels auf das Rohfaservlies erfolgt im allgemeinen eine Trocknung vorzugsweise bei 100 bis 400, insbesondere 130 bis 280°C, ganz besonders bevorzugt 130 bis 230°C über einen Zeitraum von vorzugsareise 10 Sekunden bis 10 Minuten, insbesondere von 10 Sekunden bis 3 Minuten.
  • Das erhaltene, gebundene Faservlies weist eine hohe Festigkeit im trockenen und nassen Zustand auf. Eine Vergilbung des gebundenen Faservlieses nach der Trocknung ist nicht bzw. kaum zu beobachten. Die erfindungsgemäßen Bindemittel erlauben insbesondere kurze Trocknungszeiten und auch niedrige Trocknungstemperaturen.
  • Die gebundenen Faservliese, insbesondere Glasfaservliese eignen sich zur Verwendung als bzw. in Dachbahnen, als Trägermaterialien für Tapeten oder als Inliner bzw. Trägermaterial für Fußbodenbeläge z. B. aus PVC. PVC-Fußbodenbeläge, die unter Verwendung von mit den erfindungsgemäßen Bindemitteln verfestigten Glasfaservliesen und PVC-Plastisolen hergestellt wurden, weisen eine nur geringe Vergilbungsneigung auf.
  • Bei der Verwendung als Dachbahnen werden die gebundenen Faservliese im allgemeinen mit Bitumen beschichtet.
  • Die erfindungsgemäßen Bindemittel können weiterhin als Bindemittel für Dämmstoffe aus den oben genannten Fasern, insbesondere anorganischen Fasern wie Mineralfasern und Glasfasern verwendet werden.
  • Die in der Praxis bisher üblichen Bindemittel auf Basis von Phenol-Formaldehyd-Kondensationsharzen haben den Nachteil, dass sich bei der Herstellung der Dämmstoffe nicht unerhebliche Mengen Phenol, Formaldehyd sowie niedermolekulare Kondensationsprodukte davon verflüchtigen. Die Zurückhaltung dieser umweltschädlichen Stoffe ist mit großem Aufwand verbunden. Weiterhin kann es zur Freisetzung von Formaldehyd aus den fertigen Dämmstoffprodukten kommen, was insbesondere bei einer Verwendung in Wohngebäuden unerwünscht ist.
  • Fasern für Dämmstoffe werden technisch in großem Umfang durch Verspinnen von Schmelzen der entsprechenden mineralischen Rohstoffe hergestellt (siehe z. B. EP 567 480 ).
  • Die wässrige Bindemittel-Lösung wird bei der Herstellung von Dämmstoffen vorzugsweise schon auf die frisch hergestellten, noch heißen Fasern aufgesprüht. Das Wasser verdampft überwiegend und das Harz bleibt im wesentlichen unausgehärtet als viskoses "high-solid" Material auf den Fasern haften. Aus den Fasern werden so bindemittelhaltige Fasermatten hergestellt und diese von geeigneten Förderbändern durch einen Härtungsofen weitertransportiert. Dort härtet das Harz bei Ofentemperaturen von ca. 150 bis 350°C aus. Nach dem Härtungsofen werden die Dämmstoffmatten in geeigneter Weise konfektioniert, d.h. in eine für den Endanwender geeignete Form zugeschnitten.
  • Die Bindemittel können in der Praxis der Dämmstoffherstellung übliche Hilfs- und Zusatzstoffe enthalten. Beispiele dafür sind Hydrophobierungsmittel wie z. B. Silikonöle, Alkoxysilane wie z. B. 3-Aminopropyltriethoxysilan als Kupplungsagens, lösliche oder emulgierbare Öle als Gleitmittel und Staubbindemittel sowie Benetzungshilfsmittel.
  • Der überwiegende Anteil der in den Dämmstoffen verwendeten Mineral- oder Glasfasern hat einen Durchmesser zwischen 0,5 und 20 μm und eine Länge zwischen 0,5 und 10 cm.
  • Übliche Anwendungsformen der Dämmstoffe sind rechteckige oder dreieckige Dämmstoffplatten sowie aufgerollte Dämmstoffbahnen. Die Dicke und Dichte der Dämmstoffe kann in weiten Grenzen variiert werden, wodurch sich Produkte mit der gewünschten Isolationswirkung herstellen lassen. Übliche Dicken liegen zwischen 1 und 20 cm, übliche Dichten im Bereich zwischen 5 und 300 kg/m3. Die Isolierwirkung wird die durch die thermische Leitfähigkeit Lambda (in mW/mK) charakterisiert. Die Dämmplatten haben eine hohe Trocken- und Nassfestigkeit.
  • Die erfindungsgemäßen Bindemittel eignen sich auch zur Herstellung von Schleifvliesen, z. B. Topfreinigern bzw. Topfkratzern auf Basis von gebundenen Faservliesen. Als Fasern kommen natürliche Fasern und synthetische Fasern (z. B. Nylon), in Betracht. Im Falle der Topfreiniger bzw. -kratzer erfolgt die Verfestigung der Faservliese bevorzugt im Sprühverfahren.
  • Die Bindemittel eignen sich weiterhin zur Herstellung von Holzwerkstoffen wie Holzspanplatten und Holzfaserplatten (vgl. Ullmanns Enzyclopädie der technischen Chemie, 4. Auflage 1976, Band 12, S. 709–727), die durch Verleimung von zerteiltem Holz wie z. B. Holzspänen und Holzfasern hergestellt werden können.
  • Die Wasserfestigkeit von Holzwerkstoffen kann erhöht werden, indem man dem Bindemittel eine handelsübliche wässrige Paraffindispersion oder andere Hydrophobierungsmittel zusetzt, bzw. diese Hydrophobierungsmittel vorab oder nachträglich den Fasern, Schnitzeln oder Spänen zusetzt.
  • Die Herstellung von Spanplatten ist allgemein bekannt und wird beispielsweise in H.J. Deppe, K. Ernst Taschenbuch der Spanplattentechnik, 2. Auflage, Verlag Leinfelden 1982, beschrieben.
  • Es werden bevorzugt Späne eingesetzt, deren mittlere Spandicke im Mittel bei 0,1 bis 2 mm, insbesondere 0,2 bis 0,5 mm liegt, und die weniger als 6 Gew.-% Wasser enthalten. Das Bindemittel wird möglichst gleichmäßig auf die Holzspäne aufgetragen, wobei das Gewichts-Verhältnis Bindemittel:Holzspäne bezogen auf den Feststoff (berechnet als A) + B)) vorzugsweise 0,02:1 bis 0,3:1 beträgt. Eine gleichmäßige Vertei- lung läßt sich beispielsweise erreichen, indem man das Bindemittel in feinverteilter Form auf die Späne aufsprüht.
  • Die beleimten Holzspäne werden anschließend zu einer Schicht mit möglichst gleichmäßiger Oberfläche ausgestreut, wobei sich die Dicke der Schicht nach der gewünschten Dicke der fertigen Spanplatte richtet. Die Streuschicht wird bei einer Temperatur von z. B. 100 bis 250°C, bevorzugt von 140 bis 225°C durch Anwendung von Drücken von üblicherweise 10 bis 750 bar zu einer maßhaltigen Platte verpresst. Die benötigten Presszeiten können in einem weiten Bereich variieren und liegen im allgemeinen zwischen 15 Sekunden bis 30 Minuten.
  • Die zur Herstellung von mitteldichten Holzfaserplatten (MDF) aus den Bindemitteln benötigten Holzfasern geeigneter Qualität können aus rindenfreien Holzschnitzeln durch Zermahlung in Spezialmühlen oder sogenannten Refinern bei Temperaturen von ca. 180°C hergestellt werden.
  • Zur Beleimung werden die Holzfasern im allgemeinen mit einem Luftstrom aufgewirbelt und das Bindemittel in den so erzeugten Fasernstrom eingedüst ("Blow-Line" Verfahren). Das Verhältnis Holzfasern zu Bindemittel bezogen auf den Trockengehalt bzw. Feststoffgehalt beträgt üblicherweise 40:1 bis 3:1, bevorzugt 20:1 bis 4:1. Die beleimten Fasern werden in dem Fasernstrom bei Temperaturen von z. B. 130 bis 180°C getrocknet, zu einem Faservlies ausgestreut und bei Drücken von 20 bis 40 bar zu Platten oder Formkörpern verpresst.
  • Die beleimten Holzfasern können auch, wie z. B. in DE-OS 2 417 243 beschrieben, zu einer transportablen Fasermatte verarbeitet werden. Dieses Halbzeug kann dann in einem zweiten, zeitlich und räumlich getrennten Schritt zu Platten oder Formteilen, wie z. B. Türinnenverkleidungen von Kraftfahrzeugen weiterverarbeitet werden.
  • Die erfindungsgemäßen Bindemittel eignen sich weiterhin zur Herstellung von Sperrholz- und Tischlerplatten nach den allgemein bekannten Herstellverfahren.
  • Auch andere Naturfaserstoffe wie Sisal, Jute, Hanf, Flachs, Kenaf, Kokosfasern, Bananenfasern und andere Naturfasern können mit den Bindemitteln zu Platten und Formkörpern verarbeitet werden. Die Naturfaserstoffe können auch in Mischungen mit Kunststofffasern, z. B. Polypropylen, Polyethylen, Polyester, Polyamide oder Polyacrylnitril verwendet werden. Diese Kunststofffasern können dabei auch als Cobindemittel neben dem erfindungsgemäßen Bindemittel fungieren. Der Anteil der Kunststofffasern beträgt dabei bevorzugt weniger als 50 Gew.-%, insbesondere weniger als 30 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt weniger als 10 Gew.-%, bezogen auf alle Späne, Schnitzel oder Fasern. Die Verarbeitung der Fasern kann nach dem bei den Holzfaserplatten praktizierten Verfahren erfolgen. Es können aber auch vorgeformte Naturfa sermatten mit den erfindungsgemäßen Bindemitteln imprägniert werden, gegebenenfalls unter Zusatz eines Benetzungshilfsmittels. Die imprägnierten Matten werden dann im bindemittelfeuchten oder vorgetrockneten Zustand z. B. bei Temperaturen zwischen 100 und 250°C und Drücken zwischen 10 und 100 bar zu Platten oder Formteilen verpresst.
  • Die erfindungsgemäß erhaltenen Formkörper haben eine geringe Wasseraufnahme, eine niedrige Dickenquellung nach Wasserlagerung, eine gute Festigkeit und sind formaldehydfrei. Sie können unter anderem in der Automobilindustrie eingesetzt werden.
  • Eine weitere Anwendung der erfindungsgemäßen Bindemittel ist die Verwendung bei der Herstellung von Schleifmaterialien, insbesondere von Schleifpapieren, Schleifgeweben -vliesen oder Schleifkörpern, verwendet. Dabei kann es sich empfehlen, die wässrigen Polymerlösungen vor dem Auftragen auf das entsprechende Papier oder Gewebe oder den entsprechenden Körper durch Zugabe von verschiedenen anorganischen oder organischen Basen auf einen pH-Wert von 3 bis 8, insbesondere von 3 bis 5 einzustellen. Geeignete Basen sind u.a. Ammoniak, organische mono- oder polyfunktionelle Amine, Alkoholate sowie Metallalkylverbindungen, aber auch anorganische Basen wie zum Beispiel Natronlauge oder Soda.
  • Die auf diese Weise erhältlichen ebenfalls erfindungsgemäßen Schleifmaterialien weisen übliche Schleifgranulate auf, beispielsweise auf Basis von Korund, Quarz, Granat, Bimsstein, Tripel, Siliciumcarbid, Schmirgel, Aluminiumoxide, Zirkonoxide, Kieselgur, Sand, Gips, Borcarbid, Boride, Carbide, Nitride, Ceriumoxid oder Silikate.
  • Die erfindungsgemäßen Schleifmaterialien können u.a. dadurch hergestellt werden, dass man zunächst auf das entsprechende Papier, Gewebe oder den entsprechenden Körper die wässrige Polymerlösung, gegebenenfalls modifiziert mit z. B. Dispersionen, aufbringt, danach die gewählten Schleifgranulate hinzufügt und schließlich noch weitere Mengen der wässrigen Polymerlösung, gegebenenfalls modifiziert mit z. B. Dispersionen als sogenannten Deckbinder hinzufügt.
  • Die erfindungsgemäße Verwendung der wässrigen Polymerlösung führt zu verbesserten Schleifmaterialien, die sich u.a. durch eine hohe Flexibilität, Zähelastizität, Reißkraft und Reißdehnung auszeichnen, über ein günstiges Abriebverhalten verfügen und in welchen das Schleifgranulat gut eingebunden ist.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Verwendung der Bindemittel ist die Verwendung für die Herstellung von Filtermaterialien, insbesondere von Filterpapieren oder Filtergeweben. Gewebematerialien können beispielsweise sein Cellulose, Baumwolle, Polyester, Polyamid, PE, PP, Glasvliese, Glaswolle. Dabei kann es sich empfehlen, die wässrigen Polymerlösungen vor dem Auftragen auf das entsprechende Papier oder Gewebe durch Zugabe von verschiedenen anorganischen oder organischen Basen auf einen pH-Wert von 2 bis 8, insbesondere von 3,0 bis 6,5 einzustellen. Geeignete Basen sind u.a. Triethanolamin, Diethanolamin, Monoethanolamin, Hydroxyalkylamine, Ammoniak, organische mono- oder polyfunktionelle Amine, Alkoholate sowie Metallalkylverbindungen, aber auch anorganische Basen wie zum Beispiel Natronlauge oder Kaliumhydroxid. Durch das Einstellen des pH-Wertes auf den angegebenen Wertebereich wird u. a. das Abfallen der Berstfestigkeit nach Lagerung oder thermischer Belastung reduziert und somit eine hohe Wärmestandfestigkeit erreicht.
  • Das Auftragen der erfindungsgemäß zu verwendenden Polymerlösung auf die Filtermaterialien, also u.a. auf Filterpapier oder Filtergewebe erfolgt vorzugsweise nach dem sogenannten Tränkverfahren oder durch Aufsprühen. Dabei werden die wässrigen Polymerlösungen durch Beleimen auf die Filtermaterialien aufgebracht. Es empfiehlt sich, nach dem Beleimen der Filtermaterialien mit den wässrigen Polymerlösungen diese noch 0,1 bis 60 Minuten lang, insbesondere 1 bis 60 Minuten lang bei Temperaturen von 100 bis 250°C, insbesondere von 110 bis 220°C zu tempern, d. h. zu härten.
  • Die erfindungsgemäße Verwendung der wässrigen Polymerlösung als Bindemittel für Filtermaterialien hat zur Folge, dass die behandelten Filtermaterialien u. a. eine erhöhte mechanische Stabilität aufweisen (höhere Reißfestigkeit und Berstfestigkeit), insbesondere nach Lagerung im Feuchtklima und bei erhöhter Temperatur. Weiterhin bewirkt die erfindungsgemäße Verwendung der wässrigen Bindemittel, dass die erhaltenen Filtermaterialien u.a. durch eine hohe chemische Resistenz, beispielsweise gegenüber Lösungsmitteln, gekennzeichnet sind, ohne dass dabei die Durchlässigkeit (Porengröße) des Filtermaterials beeinflusst wird. Durch die Verwendung der wässrigen Polymerlösungen beobachtet man auch, dass diese den Filtermaterialien bereits nach der Trocknung eine hohe Festigkeit verleihen (Trockenreißfestigkeit), wobei sich aber die Filtermaterialien auch nach der Trocknung unterhalb der Härtungstemperatur der wässrigen Polymerlösungen noch gut einer Verformung durch Falten, Rillieren oder Plissieren unterziehen lassen. Nach der anschließenden thermischen Aushärtung (Tempern) verleihen die Polymerlösungen den dadurch erhaltenen ebenfalls erfindungsgemäßen Filtermaterialien, im wesentlichen Filterpapiere oder Filtergewebe, eine hohe Formstabilität. Diese Eigenschaft ermöglicht die Herstellung von Halbzeugen und damit die Auftrennung des Herstellungsprozesses in einzelne voneinander entkoppelte Produktionsschritte.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Verwendung ist die Verwendung der wässrigen Polymerlösungen als Bindemittel für Kork, -vliese, -matten oder -platten.
    •
  • Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie jedoch darauf zu beschränken:
  • Herstellvorschriften allgemein für Komponenten A und/oder B:
    • a) in-situ: Die Polymere mit breiter Molekulargewichtsverteilung können in-situ in einem Schritt hergestellt werden, indem zuerst der niedermolekulare Anteil synthetisiert wird (bei bestimmter Initiatorkonzentration/Temperatur) und nach 0–100%) Zugabe der Monomeren, die Initiatorkonzentration in der Reaktionsmischung abgesenkt und/oder die Temperatur reduziert wird (stufenweise oder kontinuierlich); oder die multimodalen Polymere können in-situ in einem Schritt hergestellt werden, indem zuerst der hochmolekulare Anteil synthetisiert wird (bei bestimmter Initiatorkonzentration/Temperatur) und nach 100–0 % Zugabe der Monomeren, die Initiatorkonzentration in der Reaktionsmischung erhöht und/oder die Temperatur erhöht wird.
    • b) Mischung: Die Polymere mit breiter Molekulargewichtsverteilung können durch Mischen von Polymeren mit unterschiedlichen Molekulargewichten hergestellt werden.
    • c) Polymerisation einer Komponente in Gegenwart der anderen Die Polymere mit breiter Molekulargewichtsverteilung können durch Synthese eines Polymeren mit niedrigem bzw. hohem Molekulargewichts in Anwesenheit eines 2. Polymeren mit hohem bzw. niedrigem Molekulargewicht hergestellt werden.
  • Herstellvorschriften allgemein für Bindemittel:
    • a) Mischen: A und B mit C und/oder D
    • b) In situ-Polymerisation: 1. C und/oder D bei der Synthese von A und B anwesend, Rest ggf. zumischen 2. 2. A und/oder B und/oder C bei der Synthese von D, Rest ggf. zumischen
  • Analyse- und Prüfmethoden
  • Gelpermeationschromatographie
  • Es wurde eine Kombination aus 4 Trennsäulen (innerer Durchmesser jeweils 7.8 mm Länge jeweils 30 cm, Säulentemperatur jeweils 35°C) mit folgenden Trennmaterialien verwendet:
    Figure 00300001
  • Als Elutionsmittel wurde 0.008 m TRIS-Puffer (Tris-(hydroxymethyl)aminomethan, Merck, Darmstadt) bei pH: 7 in destilliertem Wasser unter Zusatz von 0.15 mol/L NaCl und 0.01 mol/L NaN3 eingesetzt.
  • Es wurden jeweils 400 μL der Probenlösung injiziert.
  • Die Durchflussgeschwindigkeit betrug 0.5 mL/min. Die Bodenzahl der Trennsäulen-Kombination bei dieser Durchflussgeschwindigkeit betrug 37.000.
  • Als Detektor wurde ein Differentialrefraktometer ERC 7510 der Fa. ERMA verwendet.
  • Die Auswertung wurde nach einem Durchflussvolumen von 39.6 mL (M(Na-PAA) ca. 642) abgebrochen (Integrationsgrenze). Die Integration der erhaltenen Chromatogramme erfolgte in Anlehnung an DIN 55672-1 mit einer Genauigkeit von ± 3%.
  • Anwendungstechnische Prüfungen:
  • Formulierung des Bindemittels:
  • Der Bindemittellösung wird ca. 1 Gew.-% γ-Aminopropyltriethoxysilan bezüglich der Summe aller Komponenten zugesetzt.
  • Rohvlies:
    • Glasvlies ca. 50 g/m2
  • Verfestigung:
  • Die Rohvliese von 32 cm Länge und 28 cm Breite werden in Längsrichtung über ein Endlos-PES-Siebband zunächst durch eine 20%-ige Bindemittelflotte und anschließend über eine Absaugvorrichtung geführt. Die Bandgeschwindigkeit beträgt 0,6 m/min. Über die verstellbare Stärke der Absaugung erfolgt die Dosierung des Nassauftrages. Im Falle eines Nassauftrages von ca. 100% erhält man mit einer Flottenkonzentration des Bindemittels von 20% einen Trockenauftrag von 20%+–2%.
  • Die Aushärtung der imprägnierten Vliese erfolgt für 2 Minuten bei 200°C auf einem PES-Store als Träger in einem Mathis-Trockner (Heißluft ist auf maximal gestellt).
  • Vorbereitung der Prüflinge:
  • Aus dem Vlies werden jeweils Prüflinge für die Prüfung der Reißkraft und Prüflinge für die Prüfung des Kochverlustes in Längsrichtung ausgeschnitten. Die Größe der Vliese beträgt für
    • – die Reißfestigkeit bei 23°C ohne weitere Behandlung („Reißfestigkeit, RT") 240 × 50mm
    • – die Reißfestigkeit nach Lagerung für 15 min in 80°C warmem Wasser („Reißfestigkeit, nass") 240 × 50mm
    • – die Reißfestigkeit nach Lagerung für 1 min bei 180°C Trockenschrank („Reißfestigkeit, heiss") 240 × 50mm
  • Prüfungen:
    • a) Reißfestigkeiten: Die Angabe der gemittelten Prüfwerte erfolgt in N/5cm, die Einspannlänge beträgt für die Prüfung der Reißfestigkeit „trocken", „nass" und "heiß" 200mm. Die Abzugsgeschwindigkeit wird auf 25 mm/min eingestellt. Die Reißfestigkeiten werden gewichtskorrigiert auf 60g/m2 (Berechnungsformel: Fmax·60 [g/m2]/„Ist Gewicht" [g/m2] ).
    • b) Bestimmung des Kochverlustes Zwei Prüfabschnitte der Größe 10 × 10cm werden aus dem Vliesmuster geschnitten und 10 Minuten bei 130°C getrocknet, gewogen und 15 Minuten in kochendes Kondenswasser gegeben und anschließend 1h bei 130°C getrocknet, im Exsikkator abgekühlt und gewogen. Der Gewichtsverlust wird angegeben in % bezogen auf gebundenes Vlies.
  • Beispiele
  • Vergleichsbeispiel 1:
    • Copolymer Acrylsäure:Maleinsäure 62.5:37.5 Gew.-%, 40% Triethanolamin, Mw: 77000 g/mol, Polydispersität: 11.7
  • Beispiel 1:
    • Vergleichsbeispiel 1 + Dispersion 1 = 50 : 50 Gew.-%
  • Beispiel 2:
    • Vergleichsbeispiel 1 + Dispersion 1 = 67 : 33 Gew.-%
  • Dispersion 1:
    • 47.8 Gew.-%, Schutzkolloid
    • Copolymer Acrylsäure/Maleinsäure 70:30 Gew.-%, Mw: 10000 g/mol, verestert mit 18
    • Gew.-% ethoxyliertem Oleylamin (10 EO) bez. Acrylsäure/Maleinsäure
    • 47.8 Gew.-%, Latex
    • 70 Gew.-% Styrol, 25 Gew.-% Methylmethacrylat, 5 Gew.-% Hydroxyethylacrylat
    • 4.4 Gew.-% Triethanolamin
    • als 50%ige Dispersion in Wasser
  • Figure 00330001

Claims (32)

  1. Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln für Substrate mit breiter Molekulargewichtsverteilung, enthaltend (A) 0 bis 100 Gew.-% eines ethylenisch ungesättigten Säureanhydrids oder einer ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäure, deren Carbonsäuregruppen eine Anhydridgruppe bilden können, oder Gemischen davon, (B) 100 bis 0 Gew.-% einer ethylenisch ungesättigten Verbindung (C) mindestens einen polyfunktionellen Vernetzer oder Gemische davon, sowie (D) 1 bis 80 Gew.-% einer wässrigen Polymerdispersion wobei die durch radikalische Polymerisation erhaltenen Polymerisate aus A) und B) bei Einordnung in ein Koordinatensystem über ihr mittleres Molekulargewicht Mw und ihre Polydispersitätswerte, in der Fläche oberhalb einer Gerade liegen, die über die Geradengleichung y = 1,25x + 20000 definiert ist und in y-Richtung parallel um mindestens + 3000 verschoben wurde, wobei die x-Achse das Gewichtsmittel des Molekulargewichtes und die y-Achse die Polydispersität mal 10000 bezeichnet.
  2. Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisate aus A) und B) eine breite Molekulargewichtsverteilung aufweisen.
  3. Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das wässrige Bindemittel weniger als 1,5 Gew.-% bezogen auf die Summe von A), B), C) und D), eines Phosphor enthaltenden Reaktionsbeschleunigers enthält.
  4. Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymerisat aus A) und B) 5 bis 100 Gew.-% Maleinsäure enthält.
  5. Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymerisat aus A) und B) Acrylsäure und Maleinsäure enthält.
  6. Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das unter C) aufgeführte Alkanolamin eine Verbindung der allgemeinen Formel I,
    Figure 00350001
    wobei R1 Wasserstoff, eine C1-C10-Alkylgruppe oder eine C1-C10-hydroxyalkylgruppe bedeutet und R2 und R3 für eine C1-C10-Hydroxyalkylgruppe stehen.
  7. Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln gemäß einem der der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das unter C) aufgeführte Alkanolamin Triethanolamin ist.
  8. Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln gemäß einem der der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Dispersion D ausgewählt ist aus der Gruppe der Reinacrylate, der Styrol-Acrylate, der X-Styrol-Butadiene (XSB), der Polyurethane oder einer modifizierten Polycarbonsäure mit Alkohol als Vernetzer enthaltenden Dispersion.
  9. Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln gemäß einem der der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Dispersion D 70 bis 50 Gew.-% Polymerisat A1 30 bis 50 Gew.-% Polymerisat A2 und gegebenenfalls 0 bis 10 Gew.-% oberflächenaktives alkoxyliertes Alkylamin, 0 bis 20 Gew.-% hydroxylgruppenhaltiger Vernetzer, 0 bis 5 Gew.-% Reaktionsbeschleuniger enthält.
  10. Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln gemäß einem der der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion D in die Komponenten A), B), und C) eingemischt wird.
  11. Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln gemäß einem der der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion D in Gegenwart der Komponenten A), B) und C) hergestellt wird.
  12. Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, als Bindemittel für Fasern, -matten und -vliese.
  13. Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, als Bindemittel für Glasfasern, -vliese, -matten, Mineralfasern, -vliese und -matten.
  14. Verfahren zur Herstellung von gebundenen Faservliesen, dadurch gekennzeichnet, dass Faservliese mit einem wässrigen Bindemittel gemäß einem der An sprüche 1 bis 13 beschichtet, besprüht oder getränkt und anschliessend getrocknet und thermisch gehärtet werden.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 14 zur Herstellung von gebundenen Glasfaservliesen oder -matten.
  16. Gebundene Faservliese oder -matten, erhältlich durch Verwendung eines formaldehydfreien, wässrigen Bindemittels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.
  17. Gebundene Glasfaservliese oder -matten, erhältlich durch Verwendung eines formaldehydfreien, wässrigen Bindemittels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.
  18. Dachbahnen enthaltend gebundene Faservliese oder -matten gemäß Anspruch 16.
  19. Dachbahnen enthaltend gebundene Glasfaservliese oder -matten gemäß Anspruch 17.
  20. Dämmmaterialien enthaltend gebundene Faservliese oder -matten gemäß Anspruch 16.
  21. Fußbodenbeläge enthaltend gebundene Faservliese oder -matten gemäß Anspruch 16.
  22. Dämmmaterialien enthaltend gebundene Glasfaservliese oder -matten gemäß Anspruch 17.
  23. Fußbodenbeläge enthaltend gebundene Glasfaservliese oder-matten gemäß Anspruch 17.
  24. Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, als Bindemittel für Fasern, Schnitzel oder Späne zur Herstellung von Formkörpern.
  25. Verwendung gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern, Schnitzel oder Späne aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen.
  26. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Fasern um natürliche oder synthetische Fasern oder deren Mischungen handelt.
  27. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Holzfasern, Holzspäne, Jute, Sisal, Flachs, Hanf oder Kenaf handelt.
  28. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Holzspanplatten handelt.
  29. Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, als Bindemittel für Filtermaterialien.
  30. Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, als Bindemittel für Schleifmittel.
  31. Verwendung von formaldehydfreien, wässrigen Bindemitteln gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, als Bindemittel für Kork.
  32. Formaldehydfreie, wässrige Bindemittel für Substrate mit breiter Molekulargewichtsverteilung, enthaltend (A) 0 bis 100 Gew.-% eines ethylenisch ungesättigten Säureanhydrids oder einer ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäure, deren Carbonsäuregruppen eine Anhydridgruppe bilden können, oder Gemischen davon, (B) 100 bis 0 Gew.-% einer ethylenisch ungesättigten Verbindung (C) mindestens einen polyfunktionellen Vernetzer oder Gemische davon, sowie (D) 1 bis 80 Gew.-% einer wässrigen Polymerdispersion wobei die durch radikalische Polymerisation erhaltenen Polymerisate aus A) und B) bei Einordnung in ein Koordinatensystem über ihr mittleres Molekulargewicht Mw und ihre Polydispersitätswerte, in der Fläche oberhalb einer Gerade liegen, die über die Geradengleichung y = 1,25x + 20000 definiert ist und in y-Richtung parallel um mindestens + 3000 verschoben wurde, wobei die x-Achse das Gewichtsmittel des Molekulargewichtes und die y-Achse die Polydispersität mal 10000 bezeichnet.
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